स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर कंपोजिट भाग 1 के लिए उपन्यास हाइब्रिड बायोमास एंटी-एजिंग फिलर

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सार:अवरुद्ध फिनोल संरचना के फेनोलिक हाइड्रॉक्सिल समूह की मजबूत न्यूनीकरण क्षमता के कारण आमतौर पर पॉलिमर के सेवा जीवन का विस्तार करने के लिए एंटीऑक्सिडेंट का उपयोग किया जाता है। इस विशेषता से प्रेरित होकर, हमने एक नई बायोमास एंटी-एजिंग फिलर (BAF, जिसे सिलिका-एस-टीपी के रूप में जाना जाता है) प्राप्त करने के लिए एक सिलिका सतह पर समर्थित ग्रीन टी पॉलीफेनोल (टीपी) पेश किया है, जिसमें काफी फेनोलिक हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। रबर कंपोजिट की उम्र बढ़ने की संपत्ति। स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर (एसबीआर) के थर्मल-ऑक्सीडेटिव स्थिरता और पराबैंगनी प्रकाश (यूवी) उम्र बढ़ने के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए सिलिका-एस-टीपी के अनुप्रयोग का मूल्यांकन किया गया था। हाइब्रिड बायोमास एंटी-एजिंग फिलर न केवल रबर मैट्रिक्स में समान रूप से फैल सकता है, जिससे उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों को जन्म दिया जा सकता है, बल्कि एसबीआर की बढ़ती सिलिका-एस-टीपी सामग्री के साथ थर्मल-ऑक्सीडेटिव स्थिरता और यूवी उम्र बढ़ने के प्रतिरोध के गुणों को भी बढ़ाया जा सकता है। . यह अध्ययन कार्यात्मक बायोमास भराव तैयार करने के लिए एक सौम्य और पर्यावरण के अनुकूल रणनीति प्रदान करता है, जिसे न केवल एक सुदृढीकरण भराव के रूप में लागू किया जा सकता है, बल्कि "ग्रीन रबर" में एक एंटी-एजिंग एडिटिव के रूप में भी लागू किया जा सकता है।

कीवर्ड:रबर कंपोजिट; विरोधी उम्र बढ़ने भराव; सिलिका; बायोमास; चाय पॉलीफेनोल; थर्मास्टाइबल

1 परिचय

पॉलिमरिक सामग्री की उम्र बढ़ने की लंबी अवधि के अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण समस्या है। पॉलिमर उम्र बढ़ने गर्मी के कारण होता है, विशेष रूप से लंबे समय तक उच्च तापमान के तहत, ऑक्सीजन, रसायनों और पराबैंगनी (यूवी) विकिरण की अधिकता [1]। साथ में भिन्नता बहुलक सामग्री के गुणों और स्थिरता को खराब करती है और उनके अनुप्रयोगों को काफी हद तक प्रतिबंधित करती है। अर्थात्, बहुलक सामग्री की उम्र बढ़ने से सामग्री के गुणों के विनाश में तेजी आती है, जिससे सेवा जीवन में कमी आती है और संसाधनों की खपत में वृद्धि होती है और कुछ परिस्थितियों में, विनाशकारी हो सकता है। एक विशेष रूप से स्पष्ट उदाहरण रबर के टायरों का पुराना होना है। प्राकृतिक रबर (NR), ब्यूटाडीन रबर (BR), और स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर जैसे डायने इलास्टोमर्स, आधुनिक उद्योग में महत्वपूर्ण इलास्टोमर हैं [2,3]। रबर की मुख्य श्रृंखला में असंतृप्त श्रृंखलाएं और एलिल हाइड्रोजन होते हैं, जो थर्मल-ऑक्सीडेटिव उम्र बढ़ने और आणविक श्रृंखला टूटने के लिए प्रवण होते हैं [4,5]; ऑक्सीडेटिव एजिंग सबसे आम है [6,7]।सिस्टैंचरबर सामग्री के ऑक्सीडेटिव उम्र बढ़ने को रोकने और इसकी सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, मुक्त कणों को रोकने और खत्म करने के लिए एंटी-एजिंग एजेंटों को लागू किया गया है। हालांकि, कुछ वाणिज्यिक एंटी-एजिंग एजेंट कुछ हद तक भूमिका निभा सकते हैं, लेकिन कुछ कमियां हैं जो उनके आवेदन को सीमित करती हैं, जैसे कि खराब एंटीऑक्सीडेंट दक्षता, अस्थिरता और आसान प्रवास। इसके अलावा, अधिकांश ऑक्सीडेंट जहरीले होते हैं और लोगों और पर्यावरण को कुछ नुकसान पहुंचाते हैं [8,9]। इसलिए, गैर-विषैले और प्राकृतिक एंटी-एजिंग एजेंटों की तलाश करना कुछ शोध महत्व का है।

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अमीन और फेनोलिक एंटीऑक्सिडेंट आमतौर पर रबर एंटी-एजिंग सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं [10-13]अमीन एंटीऑक्सिडेंट की तुलना में, फेनोलिक एंटीऑक्सिडेंट रंगहीन या हल्के रंग के रबर उत्पादों के लिए उनके गैर-प्रदूषणकारी और गैर-मलिनकिरण विशेषताओं के कारण उपयुक्त होते हैं। जैसा कि सर्वविदित है, पॉलीफेनोलिक यौगिक और फेनोलिक्स बड़ी संख्या में पौधों में मौजूद होते हैं, जिनमें चाय, कॉफी, सब्जियां और कच्चे फल शामिल हैं। ग्रीन टी में चाय पॉलीफेनोल्स मुख्य जैविक रूप से सक्रिय तत्व हैं और टीपी का मुख्य घटक कैटेचिन है। कैटेचिन मुख्य रूप से (-) - एपिकटेचिन (ईसी), (-) - एपिक्टिन गैलेट (ईसीजी), (-) - एपिगैलोकैटेचिन (ईजीसी), और (-) - एपिगैलोकैटेचिन गैलेट (ईजीसीजी) से बने होते हैं। इसके अलावा, एक प्रकार के बायोमास के रूप में, टीपी का व्यापक रूप से एक एंटीऑक्सिडेंट [13,14], यूवी सुरक्षात्मक एजेंट, एंटीकैंसर दवा [15], जीवाणुरोधी दवा [16-18], और इसके कारण ग्रेफीन ऑक्साइड के रेड्यूसर के रूप में उपयोग किया जाता है। हाइड्रॉक्सिल प्रतिस्थापन और मुक्त कणों की उच्च प्रतिक्रियाशीलता, और मैला ढोने की क्षमता [19]। यान एट अल। एक नए प्रकार के कुशल डोपेंट और थर्मल स्टेबलाइजर के रूप में पॉलीएनिलिन आणविक श्रृंखलाओं में डोप किए गए चाय पॉलीफेनोल्स। शुद्ध पॉलीएनिलिन की तुलना में, पॉलीएनिलिन की आणविक श्रृंखला में डोपिंग टीपी श्रृंखला खंडों की अंतःक्रियाशीलता को बढ़ाता है और इलेक्ट्रॉन निरूपण को बढ़ावा देता है [20]। गुओ एट अल। चाय पॉलीफेनोल कम ग्राफीन (टीपीजी) प्राप्त करने के लिए ग्राफीन ऑक्साइड को कम करने के लिए चाय पॉलीफेनोल यौगिकों का इस्तेमाल किया। डायरेक्ट स्लरी कंपाउंडिंग विधि का उपयोग करते हुए, टीपीजी घोल समान रूप से क्लोरोसल्फोनेटेड पॉलीइथाइलीन (सीएसएम) में सीएसएम/टीपीजी कम्पोजिट तैयार करने के लिए फैलाया जाता है।कितना सिस्टैंच लेना हैअध्ययन में पाया गया कि सीएसएम और टीपीजी के बीच एक मजबूत इंटरफेस इंटरेक्शन है, जो समग्र सामग्री के यांत्रिक गुणों में काफी सुधार करता है [19,21]। इसके अतिरिक्त, गुओ एट अल। ने चाय पॉलीफेनोल यौगिकों को कम करने वाले एजेंटों और स्टेबलाइजर्स के रूप में ग्राफीन (जेपीटीजी) को क्रियाशील करने के लिए उपयोग किया है, जो कि ग्रेफीन ऑक्साइड के साथ मैनिच प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है। नाइट्राइल रबर / JTPG मिश्रित एसीटोन समाधान विधि द्वारा तैयार किया जाता है, और सामग्री के यांत्रिक गुणों और विद्युत चालकता में बहुत सुधार होता है [22]।

रबर मैट्रिक्स को मजबूत करने और लागत में कटौती करने के लिए रबर उत्पादों के लिए अकार्बनिक भराव एक आवश्यक घटक है। पिछले वर्षों में, बड़ी संख्या में अध्ययनों ने संकेत दिया है कि सिलाने युग्मन एजेंट-संशोधित अकार्बनिक भराव रबर मैट्रिक्स [23] में अकार्बनिक भराव के फैलाव को व्यापक रूप से बढ़ा सकता है। हाल ही में, इसकी सतह पर कम आणविक भार रबर एडिटिव्स द्वारा अकार्बनिक भराव सतह संशोधन की एक नई विधि (कठोर भराव और रबर एडिटिव्स के संयोजन प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण के रूप में स्थापित की गई है। उदाहरण के लिए, साहित्य रिपोर्ट करता है कि रबर एंटीऑक्सिडेंट द्वारा संशोधित अकार्बनिक भराव सतह भराव के सजातीय फैलाव का एहसास कर सकती है और रबर और भराव के बीच इंटरफेस संयोजन में सुधार कर सकती है [25]। हालांकि, प्रासंगिक शोध के अनुसार, चाय पॉलीफेनोल-कार्यात्मक सिलिका पर दुर्लभ रिपोर्टें हैं। इसके अलावा, रबड़ के एंटी-एजिंग और सुदृढीकरण गुणों पर सिलिका की सतह पर लगी चाय पॉलीफेनोल के प्रभाव शोधकर्ताओं द्वारा रिपोर्ट नहीं किए गए हैं। सिलिका के मजबूत प्रदर्शन को ध्यान में रखते हुए, चाय पॉलीफेनोल बायोमास कार्यात्मक सिलिका अंतिम यांत्रिक गुणों और एंटीऑक्सीडेंट में बेहतर सुधार प्रदान कर सकती है। रबर नैनोकम्पोजिट्स के प्रभाव।

इस पत्र में, पारंपरिक कार्बनिक एंटी-एजिंग एडिटिव्स के बजाय बायोमास एंटी-एजिंग फिलर के रूप में टीपी-संशोधित सिलिका (सिलिका-एस-टीपी) का एक नया प्रकार, थर्मो- के प्रदर्शन को एक साथ बढ़ाने के लिए एसबीआर मैट्रिक्स में पेश किया गया था। ऑक्सीडेटिव उम्र बढ़ने और यांत्रिक गुण। एसबीआर कंपोजिट के फैलाव, इंटरफेसियल आसंजन, यांत्रिक गुणों और एंटी-एजिंग गुणों पर बायोमास एंटी-एजिंग फिलर के प्रभावों का व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया गया। जैसा कि हमें उम्मीद थी, सिलिका-एस-टीपी ने एक उत्कृष्ट रबर सुदृढीकरण और एंटी-एजिंग गुणों का प्रदर्शन किया, जो कि पारंपरिक अमाइन या फेनोलिक रबर एंटी-एजिंग एजेंट समान भराव सामग्री के साथ फिलर और बायोमास एंटी-एजिंग एजेंट के संयुक्त लाभों के कारण होते हैं। सिलिका और टीपी के बीच रासायनिक बंधन।एक सिस्टैंच क्या है?इस काम का उद्देश्य एक नया हाइब्रिड बायोमास फिलर तैयार करना है जिसे "ग्रीन रबर" उद्योग के लिए उत्कृष्ट एंटीऑक्सिडेंट और प्रबलिंग गुणों के साथ एक प्रकार के गैर-विषैले एंटी-एजिंग एडिटिव के रूप में लागू किया जा सकता है।

2। प्रायोगिक

2.1.सामग्री

SBR (1502) का निर्माण गुआंगज़ौ इंस्टीट्यूट ऑफ रबर प्रोडक्ट्स, गुआंगज़ौ, चीन द्वारा किया गया था। चाय पॉलीफेनोल (टीपी) शेन्ज़ेन शंघाई बायोइंजीनियरिंग कं, लिमिटेड, शेन्ज़ेन, चीन से प्राप्त किया गया था। प्रिस्टिन सिलिका FINE-SIL 518） 200-220 m²/g के विशिष्ट सतह क्षेत्र के साथ Huiming Chemical Co., Ltd., Jiangxi, China से खरीदा गया था। स्टीयरिक एसिड (एसए) और जिंक ऑक्साइड (जेडएनओ), त्वरक एन-साइक्लोहेक्सिल बेंजोथियाज़ोल -2- सल्फेनामाइड (सीबीएस), और वल्केनाइजेशन अघुलनशील सल्फर (एस) जैसे उत्प्रेरक औद्योगिक-ग्रेड उत्पाद थे और प्राप्त के रूप में उपयोग किए जाते थे। Dibutyltin dilaurate (DBTDL), और निरपेक्ष इथेनॉल विश्लेषणात्मक अभिकर्मक थे और प्राप्त के रूप में उपयोग किए जाते थे।

2.2. एक कार्बनिक-अकार्बनिक हाइब्रिड बायोमास एंटी-एजिंग फिलर की तैयारी

बायोमास एंटी-एजिंग फिलर (सिलिका-एस-टीपी) का संश्लेषण मार्ग चित्र 1 में दिखाया गया था। सिलिका-एस-टीपी को हल्के और एक-चरणीय विधि द्वारा तैयार किया गया था। 15.0g सिलिका को 500 एमएल तीन-गर्दन वाले फ्लास्क में जोड़ा गया और 300 एमएल पूर्ण इथेनॉल में फैलाया गया, और फिर 1 जी टीपी और डीबीटीडीएल की कई बूंदों को निलंबन में जोड़ा गया। 11 घंटे के लिए 50 डिग्री पर हिलाने के बाद, मिश्रण को फ़िल्टर्ड किया गया और 4 बार इथेनॉल से धोया गया। फिर, उत्पाद को निरंतर वजन के लिए 80C पर एक वैक्यूम ओवन में सुखाया गया।

2.3.एसबीआर/सिलिका-एस-टीपी कम्पोजिट की तैयारी

सिलिका और सिलिका-एस-टीपी फिलर्स की विभिन्न सामग्री को भरकर तैयार किए गए एसबीआर कंपोजिट को दो-रोल मिल द्वारा क्रमशः 10 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर एक्टिवेटर, एक्सेलेरेटर और वल्केनाइजेशन के साथ मिलाया गया था। एसबीआर/सिलिका-एस-टीपी कंपोजिट के घटक तालिका 1 में सूचीबद्ध हैं। कंपोजिट को एसबीआर/एसटी-एक्स नाम दिया गया है, जहां x का अर्थ सिलिका-एस-टीपी का x phr है। फिर, तैयार यौगिकों को इष्टतम इलाज समय के लिए 160 डिग्री पर गर्म दबाया गया। फिर, नमूनों को 160 डिग्री पर 1 मिमी मोटी शीट पर दबाया गया और डंबल ए नमूने के आकार में काटा गया।

2.4.विशेषता

एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) परीक्षण थर्मो फिशर साइंटिफिक ESCALAB250 XiXPS (थर्मो फिशर साइंटिफिक कंपनी, वॉलथम, एमए, यूएसए) पर किए गए थे। फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड (एफटीआईआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक ब्रूकर वेक्टर 33 एफटीआईआर स्पेक्ट्रोमीटर (ब्रूकर टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड, बीजिंग, चीन) से 4000 सेमी-एल से 400 सेमी -1 की सीमा में प्राप्त किया गया था। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) NETZSCH TG209F1 (NETZSCH Group, Selb, जर्मनी) पर 30 डिग्री से 800 डिग्री से 10 डिग्री / मिनट और Nz वातावरण में किया गया था। नमूनों का यूवी-विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रा लैम्ब्डा 35 स्पेक्ट्रोमीटर (पर्किन एल्मर, वॉलथम, एमए, यूएसए) के साथ प्राप्त किया गया था, और नमूने विआयनीकृत पानी में बिखरे हुए थे। रबर मैट्रिक्स की फ्रैक्चर सतह में भराव फैलाव की आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने के लिए एक मर्लिन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) उपकरण (ZEISSCo.Ltd., जेना, जर्मनी) का उपयोग किया गया था। SBR यौगिकों की वल्केनाइजेशन विशेषताओं को रोटार रियोमीटर UR-2030(U-CAN DYNA TEX INC., ताइपे, ताइवान) पर संचालित किया गया था।सिस्टैंच खरीदेंमानक ISO 37-2005 के अनुसार U-CAN UT-2060 इंस्ट्रूमेंट (U-CAN DYNA TEX INC., ताइपे, ताइवान) पर आंसू और तन्यता परीक्षण किए गए। नमूनों के क्रॉसलिंक घनत्व को संतुलन सूजन विधि द्वारा मापा गया था जैसा कि पहले बताया गया था [25]।bioflavonoidsडायनेमिक मैकेनिकल एनालाइज़र (DMA) को TA Q8 00 डायनेमिक मैकेनिकल एनालाइज़र (TA इंस्ट्रूमेंट्स, शंघाई, चीन) से -80 डिग्री से 80 डिग्री तक 2 डिग्री / मिनट तक मापा गया। यूवी एजिंग टेस्ट के लिए, एसबीआर कंपोजिट को यूवी एजिंग टेस्टिंग मशीन (डोंगगुआन झेंग्लान प्रिसिजन इंस्ट्रूमेंट्स कं, लिमिटेड, डोंगगुआन, चीन) में 1,2 और 3 डी के लिए 50 डिग्री पर रखा गया था। यूवी विकिरण की तीव्रता 0.83 W/m² थी।

NETZSCH DSC204F (NETZSCHGroup, Selb, जर्मनी) द्वारा स्वच्छ SBR और SBR/silica-s-TP कंपोजिट के ग्लास ट्रांज़िशन का पता लगाया गया था। सबसे पहले, कंपोजिट 5 मिनट के लिए -80 डिग्री पर इज़ोटेर्मल थे और उसके बाद एक Nz प्रवाह के तहत 10 डिग्री / मिनट की दर से 30 डिग्री तक गर्म किया गया। फिर, प्रायोगिक मापदंडों को ताप क्षमता चरण Cpn और स्थिर बहुलक परत Xim [26-28] के वजन अंश को सौंपा गया। Cpn और Xim की गणना इस प्रकार की गई:

जहां ACpo और Cp बिना भरे और भरे हुए पॉलिमर कंपोजिट [29-31] के ग्लास ट्रांज़िशन क्षेत्र में ताप क्षमता की छलांग थे। w रबर के यौगिकों में भराव का भार अंश था।

यह लेख उस जगह से निकाला गया है जहां से एसीपीओ और △Cp अधूरे और भरे हुए पॉलिमर कंपोजिट [29-31] के ग्लास ट्रांज़िशन क्षेत्र में ताप क्षमता की छलांग थे। w रबर के यौगिकों में भराव का भार अंश था।